HÜCRE SİKLUSU Hücrenin bir bölünme sonundan diğer ikinci bölünme sonuna kadar geçen devrine hücre siklusu adı verilir. Mitoz (M), G 1 (= 1. Aralık), Sentez (S) ve G 2 olmak üzere birbirini izleyen dört evreden oluşur.
Hücre siklusunun süresi farklı hücrelerde değişir. Hızla çoğalan bir insan hücresinin toplam hücre siklusu 24 saatdir. G1 (1.Aralık) ve G2 (2. Aralık) =} RNA ve protein sentezi S =} DNA, RNA ve protein sentezi
Genellikle hücreler esas hücre boyutuna eriştikten sonra bölünmeye giderler. Fakat zigotun ilk bölünmelerinde hücre siklusu çok kısadır. Oluşan blastomerler esas hücre boyutlarına erişmeden yeniden bölünürler. Blastomerlerin siklusunda G 1 ve G 2 evreleri yoktur.
G 1 evresi Mitoz ile DNA replikasyonu arasında yer alır. G 1 evresinde hücre sürekli büyür fakat DNA 2n dir. En uzun evredir, ökaryotik hücrelerde yaklaşık 11 saat sürer. Hücre bölünmeye gitmeyecekse bu evrede bekler. DNA sentezi için gerekli hazırlıklar yapılır.
G 1 evresinin belirli bir noktasında hücreler büyüme faktörleri yokluğunda G 0 evresine geçerler. G 0 evresinde hücrelerin mitoz bölünmeye mi devam edecekleri yoksa sürekli G 0 evresinde mi kalacaklarına karar verilir.
Kanser hücrelerinde hücre siklusunun G 1 kontrol noktasında bekleme süresi 17. kromozomun kısa kolunda yer alan p53 genin ürünü olan protein ile düzenlenir. Artan p53 proteini hasarlı DNA nın onarılması için siklusun G 1 de durmasına neden olur.
S evresi Sentez evresi ökaryotik hücrelerde genellikle 8 saat sürer. RNA sentezi G 1 deki gibi devam eder, protein sentezi ise en yüksek seviyededir. DNA replikasyonu ile DNA miktarı iki katına çıkar (2n 4n). Sentez evresinde her kromozom kendine özgü zamanda DNA sentezi yapar. Mitokondrial DNA, sentezi mitoz hariç tüm siklus boyunca gerçekleşir.
Hücre kültürlerinde radyoaktif işaretli timidin ( 3 H- timidin) kullanılarak veya bromodeoksiüridin (BrdU) ile hücreler işaretlenerek interfazın sentez evresinde DNA nın iki katına çıktığı gözlenir. Sentez evresinde kardeş kromatidler kohesinler ile birarada tutulurlar.
G 2 evresi Dört saat kadar sürer. RNA ve protein sentezi devam eder. G 2 evresinde mitoz bölünme için hazırlıklar yani nukleus membranının parçalanması, nukleolusun kaybolması, kromatinin yoğunlaşması ve kromozomlara değişimi için gerekli olan yeni proteinlerin sentezlenmesi sürer.
İnterfaz evresindeki hücreler soğan (allium cepa) kök ucunda görülmekte. Boya: H+E. İNTERFAZ NUKLEUS NUKLEOLUSS
MİTOZ BÖLÜNME Hücre bölünmesi nukleus bölünmesini (mitoz) takiben sitoplazma bölünmesini (sitokinez) içeren M evresinde gerçekleşir.
Mitoz bölünme ökaryotlarda yaklaşık bir saat sürer. Mitoz olayları 6 evreye ayrılır. Profaz, prometafaz, metafaz, anafaz, telofaz ve sitokinez. Mitoz bölünme hem büyüme hem de yenilenme için gereklidir.
1-PROFAZ İnterfaz esnasında duplike olan sentriyoller nukleusun her iki yanına doğru taşınırlar. Profaz esnasında hücre iskeletinin çoğu yeniden düzenlenir. Çeşitli nukleolus proteinlerinin fosforilasyonu ile nukleolus kaybolur.
Kondensinler replike olan kromozomlara bağlanır ve onları yoğunlaştırırlar. Kondensin beş alt üniteli kompleks bir protein yapısındadır.
Kromozom yoğunlaşmasının başlangıcı Aurora-B protein kinaz tarafından H3 ve Cdk1-siklin B-p9 tarafından H1 histonların fosforilasyonu ile gerçekleşir. Keza DNA topoizomeraz II yoğunlaşma için gereklidir.
PROFAZ Profaz evresindeki hücre soğan kök ucunda görülmekte. Boya: H+E
2-PROMETAFAZ Prometafaz kinetokorların her bir kutuptaki mikrotubullerle bağlanması ve nukleus zarının parçalanması ile başlar. Nukleus zarı yıkımı tam olarak bilinmese de nuklear laminlerin fosforilasyonu ile tetiklendiği düşünülmektedir. Nukleus zarı küçük parçaları endoplazmik retikulum içine alınır.
Prometafazda mitoz mekik yapısı tamamlanır. İğ yapısı en azından 7 farklı tip kinesin ve sitoplazmik dynein ile oluşur. Kromozomlar daha kısalır ve rastgele dizilirler.
PROMETAFAZ Prometafaz evresindeki hücre soğan kök ucunda görülmekte. Boya: H+E
Kromozomal mikrotubuller Mitoz mekiğinde 4 çeşit mikrotubul vardır: Aster, kinetokor, polar (=kutup) ve kromozomal mikrotubuller
3-METAFAZ Mitoz bölünmenin en uzun evresi metafazdır. Metafazda kromozomlar iki kutup arasında ekvatoriyal plakda düzgün şekilde sıralanırlar.
Metafaz esnasında kromozomlar bir kutupdan diğerine küçük hareketler yaparlar. Hem motor proteinler hem de kinetokor mikrotubullerin uzunluğundaki değişiklikler kromozom hareketlerine neden olur.
METAFAZ Metafaz evresindeki hücre soğan kök ucunda görülmekte. Boya: H+E
4-ANAFAZ Anafaz evresi kardeş kromatidleri birarada tutan kohesin bağlantıların proteolitik ayrılması ile başlar. Bu bağlantının kopması ile iki kardeş kromatid birbirinden ayrılarak zıt kutuplara doğru çekilir (Anafaz A ). Aynı zamanda iki iğ kutbu da ayrılır (Anafaz B).
Anafaz A, kardeş kromatidlerin her iki kutba doğru çekilmesinde kinetokor mikrotubullerinin depolimerizasyonu ile birlikte motor proteinler rol oynar. Anafaz B, hem polar mikrotubullerin kayma ve uzaması hemde aster mikrotubulleri tarafından uygulanan dış çekme kuvvetleri ile iki kutup ayrılır.
ANAFAZ A Anafaz A evresindeki hücre soğan kök ucunda görülmekte. Boya: H+E
ANAFAZ B Anafaz B evresindeki hücre soğan kök ucunda görülmekte. Boya: H+E
5-TELOFAZ Telofaz evresinde kromozomlar çözülür ve yeniden interfazdaki durumunu alır. Anafaz esnasında yeniden oluşmaya başlayan nukleus zarı telofaz evresinde tamamlanır.
Nuklear laminayı yeniden oluşturmak için defosforile laminler ile nukleus por kompleksleride zarla birleşirler. Nukleus zarı tekrar endoplazmik retikulumun yoğun membran keseleriyle birlikte sarılır. Nukleolus tekrar belirir.
TELOFAZ Telofaz evresindeki hücre soğan kök ucunda görülmekte. Boya: H+E
6-SİTOKİNEZ Tipik bir hücrede her mitoz bölünmeyi sitokinez takip etmesine rağmen bazı hücrelerde örneğin; Drosophila embriyoları ve omurgalı osteoklast hücreleri sitokinez olmadan mitoz bölünme geçirdiklerinden çok nukleuslu olurlar.
Hayvansal hücrelerde kontraktil halka (Aktin, Miyozin II ve çeşitli proteinler) oluşur. Bitki hücrelerinde fragmoplast (=orta lamel) mikrotubuller, aktin filamentleri, Golgi ve endoplazmik retikulumdan kökenlenen keseciklerden oluşur.
KAYNAKLAR 1-Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. : Molecular Biology of The Cell. Fourth edition Garland Science Taylor & Francis Group New York 2008. 2-Pollard T.D. and Earnshaw W.C.: Cell Biology. Elsevier Science USA 2008. 3- Cooper G.M. and Hausman R.E.: The Cell: A molecular Approach 5th ed. ASM Press Sinauer Associates Inc. USA 2009. 4- Lodish H, Berk A, Kaiser C A, Krieger M, Scott M P, Bretscher A, Ploegh H, Matsudaira P. : Molecular Cell Biology. Sixth Edition. W.H. Freeman and Company New York 2008. 5-Lewis R. Human Genetics. Concepts and Applications. Fifth Editon McGraw-Hill New York 2003. 6-Klug W.S., Clummings M.R., Öner C. (Çeviri Editörü) : Genetik. Altıncı Baskı Palme Yayıncılık 2002. 7-Temel Genetik Ders Kitabı, Cerrahpaşa Tıp Fakültesi Yayın No:265, 2009.